超聲波發(fā)生器與超聲波換能器的匹配設(shè)計(jì)要點(diǎn)

超聲波發(fā)生器與超聲波換能器匹配設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面：

一是通過(guò)匹配使發(fā)生器向超聲波換能器輸出額定的電功率，這是由于發(fā)生器需要一個(gè)最佳數(shù)值的負(fù)載才能輸出額定功率所致，把換能器的阻抗變換成最佳負(fù)載，就是阻抗變換作用；

二是通過(guò)匹配使發(fā)生器輸出效率最高，這是由于超聲波換能器有靜電抗的原因，造成工作頻率上的輸出電壓和電流有一定相位差，從而使輸出功率得不到期望的最大輸出，使發(fā)生器輸出效率降低，因此在發(fā)生器輸岀端并上或串上一個(gè)相反的抗，使發(fā)生器負(fù)載為純電阻，也即調(diào)諧作用。由此可見(jiàn)，匹配的質(zhì)量直接影響功率超聲源的產(chǎn)生和效率。

輸出變壓器是超聲波發(fā)生器阻抗匹配、傳輸功率的重要部件，它的設(shè)計(jì)與繞制工藝對(duì)發(fā)生器的工作安全是十分重要的。它不僅會(huì)以漏感、勵(lì)磁電流等方式影響電路的工作，其漏感還是形成輸出電壓尖峰的主要原因。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)選擇具有高磁通密度乙、高磁導(dǎo)率μ、高阻率乙、低矯正頑固性乙的高飽和材料作為鐵芯。

一般來(lái)說(shuō)，在防止高頻變壓器瞬態(tài)飽和的情況下，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1.工作磁通密度B的選擇。

鐵芯材料的磁感應(yīng)增量B愈大，所需線圈匝數(shù)愈少，直流電阻R也愈小，從而線圈的銅損 Pm也愈小。B變高的話，傳輸?shù)拿}沖前的田埂會(huì)變得陡峭。因此，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，選擇磁通密度高的材料作為鐵心，有利于減少變壓器的損失、體積和重量。為了避免穩(wěn)定或過(guò)渡過(guò)程中飽和，一般最好選擇工作磁通密度B≤Bs/3，這里Bs是磁通密度的最大和磁通密度。

2.保證初級(jí)電感量足夠大。

一般來(lái)說(shuō)，變壓器的初級(jí)阻抗必須滿足以下關(guān)系:WL1≥15R。其中，從二次負(fù)荷計(jì)算為初級(jí)邊緣的等效電阻值，WL1為初級(jí)電感抗，初級(jí)電感量過(guò)小時(shí)，激勵(lì)電流較大，激勵(lì)電流過(guò)大時(shí)，變壓器的損失增加，溫度上升增加，Bs下降，變壓器飽和的可能性增加。

3.考慮“集膚效應(yīng)”的影響。

高頻工作時(shí)，流過(guò)導(dǎo)線的電流會(huì)產(chǎn)生皮膚收集效果。這相當(dāng)于減少了導(dǎo)線的有效截面積，增加了導(dǎo)線的阻力，導(dǎo)致導(dǎo)線的壓降增大，變壓器的溫度上升，結(jié)果變壓器進(jìn)入飽和的危險(xiǎn)性增大，建議采用小直徑的多條導(dǎo)線繞組的方法。